五监理渝黔隧道超前地质预报实施方案.doc

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1、重庆至贵阳铁路扩能改造工程站前工程隧道超前地质预报实施大纲隧道超前地质预报实施大纲中国中铁中国中铁编制：编制： 复核：复核： 审核：审核： 审批：审批： 中铁一局集团中铁一局集团 中铁一局渝黔铁路土建八标项目经理部中铁一局渝黔铁路土建八标项目经理部2013 年年 7 月月 23 日日中中铁铁一一局局渝渝黔黔铁铁路路土土建建八八标标项项目目经经理理部部 隧隧道道超超前前地地质质预预报报实实施施大大纲纲中铁一局集团有限公司中铁一局集团有限公司 2目目 录录1 1 编制依据、编制原则和编制范围编制依据、编制原则和编制范围 .11.1 编制依据.11.2 编制原则.11.3 编制范围.12 2 工程概

2、况工程概况 .23 3 地质概况地质概况 .23.1 工程地质特征.23.2 水文特征.23.3 气象特征.24 4 地质复杂程度分级地质复杂程度分级 .35 5 隧道地质超前预报工作目的隧道地质超前预报工作目的 .46 6 超前地质预报方案超前地质预报方案 .56.1 隧道地质超前预报工作内容.56.2 隧道地质超前预报技术方案.57 7 超前地质预报工作流程及操作要点超前地质预报工作流程及操作要点 .167.1 超前地质预报流程.167.2 操作要点.178 8 超前地质预报组织机构设置及投入的人力、设备资源超前地质预报组织机构设置及投入的人力、设备资源 .178.1 组织机构设置.178

3、.2 预报监控人员设备.188.3 预报设备.199 9 质量要求质量要求 .191010 安全措施安全措施 .191111 成果资料编制的内容与要求成果资料编制的内容与要求 .2011.1 现场超前地质预报成果.2011.2 汇编资料.20中中铁铁一一局局渝渝黔黔铁铁路路土土建建八八标标项项目目经经理理部部 隧隧道道超超前前地地质质预预报报实实施施大大纲纲中铁一局集团有限公司中铁一局集团有限公司 311.3 超前地质预报资料要求.211212 工作制度工作制度 .2112.1 现场预报监控组织机构的建议.2112.2 成立巡视组、督导组.2112.3 超前地质预报工作小组.2212.4 协作

4、事项要求.2212.5 预报检测准备工作.2313.13.地质预报成果的验证及技术总结的要求地质预报成果的验证及技术总结的要求 .2413.1 超前地质预报成果的验证.2413.2 技术总结要求.241414 其他需要说明的问题其他需要说明的问题 .24附表一：人员表附表一：人员表 .25附表二：机械表附表二：机械表 .26中中铁铁一一局局渝渝黔黔铁铁路路土土建建八八标标项项目目经经理理部部 隧隧道道超超前前地地质质预预报报实实施施大大纲纲中铁一局集团有限公司中铁一局集团有限公司 11 1 编制依据、编制原则和编制范围编制依据、编制原则和编制范围1.1 编制依据（1） 铁路隧道设计规范TB 1

5、0003-2005（2） 铁路隧道施工技术规范TB 10204-2002（3） 铁路工程物理勘探规程TB 10013-2004（4） 岩土工程勘察规范GB 50021-2001（5） 铁路隧道工程施工技术指南TZ 204-2008（6） 新建铁路工程测量规范TB 10101-99（7） 铁路隧道超前地质预报技术指南 （铁建设【2008】105 号）（8） 铁路隧道监控量测技术规程TB 10121-2007（9） 铁路工程基本作业施工安全规程TB 10301-2009（10） 铁路隧道工程施工安全技术规程TB 10304-2009（11） 铁路隧道风险评估与管理暂行规定 （铁建设【2007】-2

6、00 号）（12） 关于进一步明确软弱围岩及不良地质铁路隧道设计施工有关技术规定的通知 （铁建设【2010】-120 号）（13） 关于进一步加强铁路隧道设计施工安全管理工作的通知 （建技【2010】-352 号）（14）渝黔铁路 YQZQ-8 标隧道地勘报告、设计文件。（15）现场踏勘所取得的有关工程地质、水文等调查资料。1.2 编制原则（1）遵循合同文件的原则。严格按合同要求开展隧道施工超前地质预报咨询服务工作。（2）遵循“安全第一、预防为主”的原则。严格按照安全操作规程，从制度、管理、方案等方面制定切实可行的措施，确保安全。（3）遵循信息化施工原则，采取快速监测快速反馈的技术路线，强调监

7、测及超前预报结果的反馈应用，对施工进行指导。1.3 编制范围改建铁路重庆至贵阳线扩能改造工程渝黔铁路隧道施工超前地质预报服务中中铁铁一一局局渝渝黔黔铁铁路路土土建建八八标标项项目目经经理理部部 隧隧道道超超前前地地质质预预报报实实施施大大纲纲中铁一局集团有限公司中铁一局集团有限公司 2第八合同段全部隧道。2 2 工程概况工程概况线路起于渝黔交界处 D1K114+664.20，途中有羊角二号隧道（1144m） 、夜郎隧道（4959 米） 、阳关塘隧道（451m） 、何家沟一号隧道（2794.841m） 、何家沟二号隧道（82m） 、萎家沟 1 号隧道（2113m） 、萎家沟 2 号隧道（278m

8、） 、梨树坪一号隧道（2238m） 、梨树坪二号隧道（1649m） 、五重角隧道（299m） 、长石梯隧道(437m)、团山堡隧道（204m） 、文昌阁隧道（2612m） 、花园坪一号隧道（921m） 、花园坪二号隧道（320m）至石溪河桥尾终点（DK164+342.17） 。监理站管段线路被六标、七标正在施工的天坪隧道和新凉风垭隧道分成三段工程，即：D1K114+664.20D1K116+256.31、DK130+243DK149+773.274、DK157+690DK164+342.17 三段。3 3 地质概况地质概况3.1 工程地质特征沿线的地质岩性情况包括灰岩、页岩夹灰岩、砂岩、白云岩

9、、白云岩夹泥、灰岩夹页岩、白云质灰岩、泥灰岩、页岩、泥岩夹砂岩、粉质黏土、块石土、红黏土等。本标段隧道地质较为复杂，主要包括岩溶、岩堆、顺层偏压、断层、背斜、向斜、裂隙等构造。隧道施工可能遇到各种规模岩溶、洞穴、溶蚀等，极易产生股状涌水、突水、突泥、塌方等灾害，对工程造成较大的不利影响。3.2 水文特征本标段隧址区地层岩性及其组合特征、地下水赋存条件、水理性质和水力特征，可将隧址区地下水类型划分为：第四系松散岩类孔隙潜水、碳酸盐加碎屑岩类裂隙溶洞水、碎屑岩类加碳酸盐岩裂隙溶洞水、碳酸盐岩类溶洞水、基岩裂隙水等。本标段隧道除新娄山关隧道会出现小股的涌水，剩余全部都有较大涌水现象。预测涌水量：最小

10、涌水量 1070m3/d，最大涌水量 51500m3/d。3.3 气象特征测区属亚热带湿润季风气候，气候特点是冬暖春早，夏热秋凉，四季分明，中中铁铁一一局局渝渝黔黔铁铁路路土土建建八八标标项项目目经经理理部部 隧隧道道超超前前地地质质预预报报实实施施大大纲纲中铁一局集团有限公司中铁一局集团有限公司 3无霜期长；空气湿润，降水丰沛；太阳辐射弱，日照时间短；多云雾，少霜雪；光温水同季，立体气候显著，气候资源丰富，气象灾难频繁。4 4 地质复杂程度分级地质复杂程度分级4.1 、超前地质预报应实行分级管理，根据地质灾害对隧道施工安全的危害程 度对工程进行灾害分级，采取不同地质预报方案。 4.2、根据地

11、质灾害对隧道施工安全的危害程度，地质灾害分为以下四级。 A 级：存在重大地质灾害隐患的地段，如大型暗河系统，可熔岩与非可熔 岩接触带，软弱、破碎、富水、导水性良好的地层和大型断层破碎带。特殊地 质地段，重大物探异常地段，可能产生大型、特大型突水突泥地段，诱发重大 环境地质灾害的地段，高地应力、瓦斯、天然气问题严重的地段以及认为抗洞 等。 B 级：存在中、小型突水突泥隐患的地段，物探有较大异常的地段，断裂 带等。 C 级：水文地质条件较好的碳酸盐及碎屑岩地段、小型断层破碎带，发生 突水突泥的可能性较小。 D 级：非可熔岩地段，发生突水突泥的可能性极小。中中铁铁一一局局渝渝黔黔铁铁路路土土建建八八

12、标标项项目目经经理理部部 隧隧道道超超前前地地质质预预报报实实施施大大纲纲中铁一局集团有限公司中铁一局集团有限公司 4第八合同段隧道基本情况一览表第八合同段隧道基本情况一览表5 5 隧道地质超前预报工作目的隧道地质超前预报工作目的隧道是建筑在地下的隐蔽工程，地下地质条件复杂，潜在、无法预知的地围岩级别围岩级别 序序号号名称名称起起 始始 里里 程程 终终 止止 里里 程程 长长 度度(m)(m) 级级 级级 级级 级级 地质复地质复杂程度杂程度分级分级1羊角二号隧道D1K114+672 D1K116+0621144 820194130.023B 级2夜郎隧道 DK130+402DK135+36

13、14959 34001200359B 级3阳关塘隧道 DK135+739DK136+190 451 220231C 级4何家沟一号隧道 D3K139+286D3K142+0962794.8414501870474.841B 级5何家沟二号隧道 D3K142+241DK142+32382 82C 级6萎家沟一 号隧道D3K142+415D3K144+528 21131015410460228B 级7萎家沟二号隧道D3K144+575D3K144+853278 11550113C 级8梨树坪一号隧道 D3K145+448 D3K147+6862238104070920208C 级9梨树坪二号隧道

14、D3K147+800 D3K149+4491649 720490439B 级10五重角隧道 DK157+705DK158+004299 90209C 级11长石梯隧道 DK158+208 DK158+645437 184253B 级12团山堡隧道 DK158+803 DK159+007204 204C 级13文昌阁隧道 DK159+255 DK161+8672612 2156335121A 级14花园坪一号隧道 D1K161+550 D1K162+471921 380541B 级15花园坪二号隧道 D1K162+645 D1K162+965 320 11812973C 级合计205582596

15、5223665.864中中铁铁一一局局渝渝黔黔铁铁路路土土建建八八标标项项目目经经理理部部 隧隧道道超超前前地地质质预预报报实实施施大大纲纲中铁一局集团有限公司中铁一局集团有限公司 5质因素较多：多变的地质条件；地层破碎带/断层；岩溶；富水岩层。进行隧道地质超前预报的目的是：提供隧道掘进前方的地质情况，包括围岩的完整性、断层破碎带和溶洞的规模及位置、不良地层的赋水情况，进而做出对围岩类别的划分和坑道开挖时稳定性的分析，为设计变更及施工方法改变提供工程地质依据，以确保隧道施工顺利进行和工程安全。6 6 超前地质预报方案超前地质预报方案6.1 隧道地质超前预报工作内容详细说明隧道掌子面围岩的岩性、

16、结构、构造、裂隙发育程度、含水情况、围岩等级等，并对预报范围内围岩的以上几个方面包括不良地质体（破碎带、断层、岩溶等）作出判断、定位，提出相应的建议施工措施。主要内容包括：（1）确定掌子面范围内地质条件变化情况及对施工的影响程度；确定可能出现塌方、滑动的部位、形式、规模及发展趋势，并提出相应处理措施。（2）确定掌子面前方一定范围内可能出现的突然涌水的地点、涌水量大小、地下水泥砂含量及对施工的影响；确定可能发生的岩爆、大变形、软岩内鼓及对施工的影响程度。（3）确定隧底、隧周一定范围内可能出现的溶洞、含水断层、含水溶洞、地下暗河的地点对施工的影响；确定可能发生的塌陷、突然涌水对施工的影响程度。（4

17、）对隧道将要穿过的不稳定岩层、较大断层作出预报，以便及时改变施工方法或做好应急措施。（5）判断超前地质预报所获得的工程和水文地质信息与设计文件中提供的工程和水文地质信息有无差异和变化，对地质条件的差异和变化，提出是否加强或降低原设计参数的建议及相应措施，并对开挖过程中围岩稳定性进行分析。（6）对隧道开挖进行地质跟踪编录、素描，并将设计阶段、地质预报阶段以及隧道开挖后实际情况进行对比分析；绘制隧道洞身地质展示图；地层分界线及构造线隧道内和地表相关性分析图；地质复杂地段纵、断面图。（7）根据现行围岩分级规范、规程，对已开挖隧道部分的围岩情况，根据中中铁铁一一局局渝渝黔黔铁铁路路土土建建八八标标项项

18、目目经经理理部部 隧隧道道超超前前地地质质预预报报实实施施大大纲纲中铁一局集团有限公司中铁一局集团有限公司 6地质预报与围岩监测结果提出围岩分级建议进行分级。6.2 隧道地质超前预报技术方案（1 1）隧道地质超前预报工作要求）隧道地质超前预报工作要求提供掌子面前方及开挖段范围内的地质情况；提供开挖段前方及周边的水文地质预报；提供开挖段前方及周边溶洞的规模及位置的预报；测试后 24 小时提交地质预报成果报告给监理或施工单位；预报成果报告应包括掌子面前方地质情况的剖面图和简明的文字说明，通过对围岩完整性的判定得出的围岩类别划分，并对开挖过程中围岩稳定性的评价。（2 2）测试方法组合及主要工艺）测试

19、方法组合及主要工艺各测试方法的测试内容表测 试 内 容测试方法与仪器(人)探测范围精度岩土力学信息测线及测点布置TSP202 隧道震波超前预报仪100-150m精度一般好（纵横波） 在隧道的一侧布置测点地质雷达20-35m精度高非直接类比掌子面上布置横两条，竖三条红外探水仪前、上、两侧 30m精度一般全方位探测（拱顶、拱腰、边墙、隧底）超前钻孔30-100m精度高地质素描10m精度一般加深炮眼5m精度高地质工程师判读掌子面观察精度一般好与进尺循环同步为提高预报结果的可信程度，一般应采用两种以上的测试方法，以便将不同测试方法所获资料进行对照比较，或使不同测试方法相互补充和验证结果。采用的测试方法

20、为地质雷达、地震反射波与地质工程师判读相结合。具体安排如下：地质超前预报测试安排中中铁铁一一局局渝渝黔黔铁铁路路土土建建八八标标项项目目经经理理部部 隧隧道道超超前前地地质质预预报报实实施施大大纲纲中铁一局集团有限公司中铁一局集团有限公司 7地震反射波预报查明工作面前方 100m150m 范围内规模较大、严重影响隧道施工（造成塌方）的不良地质体的性质、位置、规模及含水性；并按照不良地质体和断层影响带的理论特征，结合预测段内出露的岩石及涌水量，初步预测围岩类别，使有关各方提前掌握不良地质和围岩类别的变化，防患于未然。地质雷达详细探测掌子面前方 2035 米范围地层细部异常情况，再根据所探异常地质

21、情况解读分析结果。地质工程师坚持日常坑道内观察，注意地表结构、地层岩性、支护状况的变化，结合物探资料，做出地质超前预报。在隧道的纵向测试区间如下：超前预报测区布置图上表中所述测试区间见上图所示。超前地质预报地质雷达测线布置图见下图所示。地质雷达预报测线示意图（3 3）地质调查分析）地质调查分析 区域地质资料的收集。熟悉设计文件、资料和图纸，把握隧道所处地质、构造、水文地质背景，初步确定隧道地表补充地质调查的范围、重点不良地质现象及重点地段。 地表补充地质调查与推断。通过对隧道影响区域内补充地质调绘，对前中中铁铁一一局局渝渝黔黔铁铁路路土土建建八八标标项项目目经经理理部部 隧隧道道超超前前地地质

22、质预预报报实实施施大大纲纲中铁一局集团有限公司中铁一局集团有限公司 8期的地质调绘以及勘察资料进行复核对比。重点对地层岩性与构造变化，围岩风化程度进行分类归纳；对碳酸盐岩隧址区岩溶现象、程度、规模进行调查分析，掌握隧道影响区内溶蚀孔洞的空间方位及隧道的关系；对隧道影响区内水文地质环境进行调查推断，掌握隧道范围内岩溶及地下水循环系统及各类赋存条件；将隧道影响范围内断裂破碎带作为重难点调查对象，推断破碎带的规模、方位以及与隧道几何关系等。据此预测隧道在施工过程中可能发生的施工地质灾害。 洞内、外观察。洞内观察的内容主要有掌子面记录描述与支护观测点的巡查。掌子面记录描述包括围岩岩性，岩体结构特征，不

23、良地质体性质、产状及特征，水文地质特征，工作面开挖稳定情况等；支护观测点的巡查记录主要内容包括初期支护表面特征，有无混凝土裂隙、剥离裂缝，有无锚杆被拉脱或垫板陷入围岩内部的现象等。洞外观察应注意观察进出口仰坡喷射混凝土层表面和排水沟混凝土变化，得到地表变形情况。（4 4） 应用地质雷达系统进行短距离超前地质预报应用地质雷达系统进行短距离超前地质预报为满足本项目的工作目的，工作内容和工作要求，采用地质雷达。其原理是，向地层发射一定强度的高频电磁脉冲波，电磁波传播的过程中遇到不同电磁性介质分界面时，一部分能量会转换成反射波返回地面，另一部分能量透过界面继续传播，再次遇到界面时，又产生反射波返回地面

24、。接收到反射波并利用所带信息加以分析，就可获得被探地层的层厚、动弹模量等物理量。地质雷达由主机、显示器和天线三部分组成，采集时窗、扫描速率灵活可变，扫描速率最高可达 160 扫描每秒；数据采集时有多种增益控制形式和滤波形式供选择，可保证数据采集的正确可靠；配备有多种频率的天线，可根据需要选择使用，以达到需要的分辨率和控测深度；配有各种专用测量轮，使用时可达到精确定位。地质雷达可在隧道表面以扫描的方式无损探测，测点密度可达 0.5cm 或更高，如同沿测线垂直于衬砌表面切一剖面，观察其内部情况。因空气与混凝土或围岩的介电常数差异较大，所以雷达图像对空洞或较大空隙有明显的反映。因而地质雷达探测衬砌厚

25、度、衬砌背后空洞、空隙是十分有效的。中中铁铁一一局局渝渝黔黔铁铁路路土土建建八八标标项项目目经经理理部部 隧隧道道超超前前地地质质预预报报实实施施大大纲纲中铁一局集团有限公司中铁一局集团有限公司 9地质雷达地质雷达的预测距离可达到 50m，为提高预测精度，本方案采用每20m35m 左右预测一次。报告撰写：通过数据采集和预报分析，通过地质工程对掌子面情况的观察，并结合隧道前期地质勘察报告、前期施工地质素描，接收的电磁波信号进行解译，形成书面报告。雷达超前地质预报分析报告应在测试完成后的 3 天内提交相关各部门。书面报告的内容包括：1）测试过程整体情况；2）测试成果分析依据、结果（断层、软弱破碎带

26、、富水区分布） ；3）掌子面前方地质情况的剖面图和简明的文字说明；4）对开挖过程中围岩稳定性的评价。（5 5）应用）应用 TSP202TSP202 系统进行长距离超前地质预报系统进行长距离超前地质预报TSP 系统工作原理为：少量炸药爆炸后激发的地震波在岩石中以球面波形式传播，当地震波遇到岩石物性界面（即波阻抗差异接口，例如断层、岩石破碎带和岩性变化等）时，一部分地震波信号反射回来，一部分地震波信号透射进入前方介质，反射的地震波信号将被高灵敏度的地震检波器接收。由于反射信号的传播时间和反射界面的距离成正比，故能提供一种直接的测量。通过专用的 TSP 软件快速建立地震波波速数学模型，计算和输出隧道

27、掌子面前方及四中中铁铁一一局局渝渝黔黔铁铁路路土土建建八八标标项项目目经经理理部部 隧隧道道超超前前地地质质预预报报实实施施大大纲纲中铁一局集团有限公司中铁一局集团有限公司 10周的岩石力学参数。其重新开发的、具有强大数据处理功能的算法编程可最大限度地保证测量数据评估的可靠性和准确度。TSP 可绘出 2 维或 3 维效果图，并将所测得的数据以图形或表格的方式输出到外围设备。通过对隧道地质断层结构的直观分析，便于现场施工人员很快计算出危险位置之所在。TSP 的预测距离可达到 200m，为提高预测精度，本方案采用每 100m150m左右预测一次。地震反射波法接收孔和炮孔平面布设图地震反射波法接收孔

28、和炮孔平面布设图撰写报告：书面报告的内容包括：1）测试获得的基本数据情况；2）测试成果分析依据、结果（断层、软弱破碎带、富水区分布） ；3）对隧道施工、隧道地质短期预报的建议。（6）应用）应用红外探水仪红外探水仪系统进行短距离探测隐伏水体或含水构造。系统进行短距离探测隐伏水体或含水构造。1)红外探测概述地质体每时每刻都在由向外部发射红外能量，并形成红外辐射场。地质体由内向外发射红外辐射时，必然会把地质体内部的地质信息，以红外电磁场TGP 超前预报测线示意图超前预报测线示意图中中铁铁一一局局渝渝黔黔铁铁路路土土建建八八标标项项目目经经理理部部 隧隧道道超超前前地地质质预预报报实实施施大大纲纲中铁

29、一局集团有限公司中铁一局集团有限公司 11的形式传递出来。当隧道前方和外围介质相对比较均匀，且不存在隐蔽灾害源时，沿隧道走向分别对顶板、底板、左边墙、右边墙向外进行探测，所获得的红外探测曲线，具有正常场特征。当隧道断面前方或隧道外围任一空间部位存在隐蔽灾害源时，隐蔽灾害源产生的灾害场就一定会迭加到正常场上，使正常场中的某一段曲线发生畸变，畸变段称作红外异常。红外探测就是根据红外异常来确定隐蔽灾害源的存在。隐蔽灾害源是指含水断层、含水溶洞、地下暗河。红外探测仪，它可将探测场强数据储存在仪器内，用通讯电缆与微机连接后，可将探测数据直接传输至微机，实现快速准确成图。2)红外探水仪在超前地质预报中的作用在复杂地质条件下，特别是岩溶发育地区，相对掘进隧道的隐伏水体或含水构造，除了出现在掘进前方之外，还可能出现在顶板上方、底板下方、两边墙外部。针对复杂水文地质特点，红外探测仪可实现全空间全方位探测。其具体地质预报内容如下：通过超前探测可预报掘进前方 30 米范围内有无含水断层和溶洞。通过对顶板上方探测，可确定隧道上方 30 米范围有无含水层或含水构造。通过对底板下方探测，可了解下方有无含水构造，以预防滞后突水